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如何实现STM32串口DMA收发数据?

串口基本原理是什么?

如何实现STM32串口DMA收发数据?

回帖(1)

马知一

2022-2-18 10:40:18
基于STM32H743VI
使用STM32CUBEMX两年了,始终觉得这个工具非常的方便,但因为不是经常使用,导致有些要点总是会有些遗忘,因此写下这一系列教程以供记忆,顺便让我这个大萌新给广大小萌新提供一些学习帮助。
3 串口基本原理

串行接口简称串口,也称串行通信接口或串行通讯接口(通常指COM接口),是采用串行通信方式的扩展接口。串行接口 (Serial Interface)是指数据一位一位地顺序传送。其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信(可以直接利用电话线作为传输线),从而大大降低了成本,特别适用于远距离通信,但传送速度较慢。
上述来自百度,串口在调试时有很大作用
4 CUBEMX配置

此处使用串口1作为测试工具,具体来说使用PA9和PA10作为串口发送引脚。
在新建的工程里面配置PA9和PA10分别为串口的发送与接收引脚,如下图所示,此时引脚显示为黄色,表示暂未激活。
下一步需要对串口模式进行选择以激活,找到Connectivity下的USART1选项并点击,界面如下:

在右上角配置界面的第一个配置为异步通信模式即可,即为Asynchronous。除了通讯模式的配置外,此界面还有一些常用工业接口(RS232RS585)的硬件流控,在此无需使用。配置图如下:

在配置为异步通信模式后,引脚变为绿色,表示已经配置:

配置界面右下角也会出现具体的配置框,如下图,我这边默认波特率为115200,如果不是这个数值则修改为这个数值即可,其他参数不用修改:

下面进行DMA的配置:
找到DMA Settings这一栏,点击ADD添加DMA数据流,这里把发送和接收的DMA全部打开,同时注意DMA的配置,一般的串口都是8位,因此使用默认的DMA配置即可(也就是指针自增为BYTE):

此处可以对串口接收的DMA进行更多设置,比如设置DMA模式为Circular,使DMA在一次接收完成后自动开启下一次接收(见下图左下角)

此外,需要在NVIC Setting里面设置打开串口的全局中断,部分型号不打开此中断会出现传输失败的问题(如下图,在方框勾选即可)

CUBEMX配置到此结束,点击生成代码即可。

5 串口发送代码修改
先调用HAL库自带的一个函数进行数组的发送测试:


int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  unsigned char s_buf[]="hello worldrn";
  HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,s_buf,sizeof(s_buf));
  while (1)
  {


  }
}


此处介绍下下面这个函数:


HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)函数


其中huart为句柄,代表调用的串口名称
pData为数组的指针
Size为要发送的数据大小


下面是函数效果,测试成功:





6 关于重定义
极度不推荐在使用DMA的时候按照传统的方式进行重定义!!!
非常简单,轮询方式整个CPU 在串口发送时处于等待状态,但是使用DMA时无法确保当前DMA已经传输完成。
有同学可能会认为可以通过判断DMA的传输标志位来进行等待,但如果这样的话就丧失了DMA的设计意图:


再次使用经过优化的重定义:


找到usart.c这个c文件并打开:
先在这个文件里面添加头文件:#include 和#include
然后再用户代码区添加( UartTxBuf[128]需要设置全局,否则可能会出错):


unsigned char UartTxBuf[128];
void Usart1Printf(const char *format,...)
{
       
        uint16_t len;
        va_list args;       
        va_start(args,format);
        len = vsnprintf((char*)UartTxBuf,sizeof(UartTxBuf)+1,(char*)format,args);
        va_end(args);
        HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, UartTxBuf, len);
}


上述函数可以将Usart1Printf里面的要发送的数据打包后通过DMA一次完成传输,十分方便高效!!!


此函数用法和printf一致!!!例如:


int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  unsigned char s_buf[]="hello worldrn";
  
  HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,s_buf,sizeof(s_buf));
  HAL_Delay(200);
  Usart1Printf("HELLOrn");
  HAL_Delay(200);
  Usart1Printf("HELLO%drn",10);
  HAL_Delay(200);
  while (1)
  {


  }
}


效果如图:




此处一定要有延时,否则需要加入判断DMA是否传输完成的标志!!!否则会出现一次DMA传输完成就开启下一次传输的情况,判断DMA是否传输完成,判断如下:


DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_tx;
if(hdma_usart1_tx.State==HAL_DMA_STATE_READY)
{
        //传输完成,在此开启下一次传输
}


6 串口接收代码修改
上述我们已经设置了串口接收DMA的模式为Circular,因此在main函数的串口初始化后开启串口接收DMA后即可不停接收数据,具体代码如下:
(使用 HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rx_buf,100); )


unsigned char rx_buf[100];
int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rx_buf,100);
  unsigned char s_buf[]="hello worldrn";
  
  HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,s_buf,sizeof(s_buf));
  
  HAL_Delay(200);
  Usart1Printf("HELLOrn");
  HAL_Delay(200);
  Usart1Printf("HELLO%drn",10);
  HAL_Delay(200);
  while (1)
  {


  }
}


仿真调试看下效果,在XCOM中发送hello,接收如下:



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